EP1172676A2 - Anordnung zur temperaturkompensierten, mehrdimensionalen Mikropositionierung von zueinander lagedefinierten optischen Komponenten - Google Patents

Anordnung zur temperaturkompensierten, mehrdimensionalen Mikropositionierung von zueinander lagedefinierten optischen Komponenten Download PDF

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EP1172676A2 EP01114470A EP01114470A EP1172676A2 EP 1172676 A2 EP1172676 A2 EP 1172676A2 EP 01114470 A EP01114470 A EP 01114470A EP 01114470 A EP01114470 A EP 01114470A EP 1172676 A2 EP1172676 A2 EP 1172676A2
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plates
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    • F16F2230/00Purpose; Design features
    • F16F2230/34Flexural hinges

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for temperature-compensated, multi-dimensional micro-positioning of each other position-defined optical components, comprising a Guide unit for holding the optical components as well several piezo actuators according to the preamble of patent claim 1.
  • Piezo actuator presented which consists of a Stack arrangement of individual elements connected in series consists. With such stack actuators, relatively large adjustment ranges can be achieved will be realized.
  • actuators arranged in cylindrical or parallelogram form belonging to the prior art, for detecting the current position also the integration of preferred optical sensors is known, so in particular optical systems a controlled piezo movement is possible.
  • variable-length actuators consisting of guide unit and piezo drive special applications especially with a view to the necessary temperature stability and independence not or not enough.
  • An improvement in tilting, wear-free and play-free movement of optical components towards each other succeeds regularly only with unreasonably high expenses, those to be made at a significant increase in price Lead measuring or examination facilities.
  • the basic idea of the invention is accordingly that Guide unit of the arrangement for temperature-compensated, multi-dimensional positioning of optical components to realize two spaced plates or rings, whereby several spaced solid joints between the rings or plates are arranged.
  • the solid-state joints can be in bolt-like connecting means of the guide unit integrated be or include them.
  • the management unit with plates, Bolts and / or solid-state joints can be both by joining several individual components as well as monolithic, i.e. one piece be formed.
  • Piezo actuators are adjacent to the solid-state joints or bolts fixed in such a way that adjustment or Positioning forces can act.
  • At least the surfaces receiving the optical components of the rings or plates, i.e. the outer end faces are with a material corresponding to that of the optical components coated, the coating before being blown open of the optical components for a clear position definition in is suitably editable.
  • Guide unit and the optical components from one Material of substantially the same temperature coefficient.
  • the material for the guide unit Invar and is preferred the material of the optical component quartz or quartz glass.
  • the coating is also made of quartz, e.g. by Sputtering or vapor deposition or similar application processes realized.
  • the coating layer can be used to maintain the desired position of the optical components in relation to each other processed appropriately, e.g. be polished.
  • the inside of the plates or rings have several distributed, conductive surfaces, each of which is capacitive Sensors for detecting changes in position and / or position the plates or the optical components applied there form.
  • the plates have or rings each have a substantially central opening or a breakthrough, the respective back or a integral extension of the optical component the opening covered or reaching through.
  • the respective back or a integral extension of the optical component the opening covered or reaching through.
  • On the back or the face of the respective extension are then several, distributed, conductive surfaces arranged, which with the opposite lying surfaces each form capacitive distance sensors, so that a control loop for controlling the Piezo actuators can be realized.
  • the guide unit preferably comprises three on the circumference equally spaced solid joints or such Bolts with joints, each with a piezo actuator is arranged between two solid joints or bolts.
  • the capacitive sensors are derived from control or Control signals for operating the piezo actuators made be held so that a desired position or a new position can be set with feedback can.
  • the solid joints and the piezo actuators are preferred alternately at 120 ° intervals between the plates or Rings arranged or fixed.
  • the capacitive sensors or Sensor surfaces are also essentially 120 ° each spaced apart, with associated surfaces, a measuring capacitor representing, opposite each other.
  • connection between the guide unit and the optical components or components can be realized by a sputter layer, for example, this layer consisting of the material of the optical components themselves.
  • the applied connecting layers can be ground with high precision parallel to one another, so that a defined starting position of the optical components is given after they have been attached to the arrangement, for example by wringing.
  • the capacitive sensor fields or sensor areas on the inner end faces of the optical components or of the extension or else of the plates or rings can be produced by sputtering, vapor deposition or cluster deposition.
  • the invention combines an optimal sensor system, which is inherent in the system and does not require any additional installation space or adversely affects the desired properties of the optical elements, with a consistent temperature-compensated design.
  • the multilayer intermediate layers that were previously necessary are dispensed with, which are not only disadvantageous in terms of temperature stability, but also entail higher technological expenditures.
  • the bolts 2 are spaced 120 ° apart on the Circular rings 1 distributed and arranged connecting the latter.
  • the Circular rings 1, but also the bolts 2 can be machined, wire erosive or produced by laser processing.
  • the individual parts are made by joining in a technique known per se connectable, but there is also the possibility that complete guide unit in one piece, i.e. monolithic too finished.
  • the prefabricated guide unit according to Fig. 1 is then with Piezo actuators 4, e.g. so-called stack actuators according to FIG. 2 completed.
  • the piezo actuators 4 are between the bolts 2, i.e. alternating with these and preferably equally spaced arranged. Expansion movements of the piezo actuators 4 in their Longitudinal direction lead to a targeted application of force on the circular rings with a reproducible change in position.
  • the outer end faces 5 of the circular rings 1 are with the same Material coated, from which also the optical to be applied Components exist.
  • a coating can by Sputtering, vapor deposition or the like are carried out.
  • a Sufficient adhesion of the coating is given by the fact that the thermal expansion coefficient of the corresponding Guide unit and optical component materials be coordinated.
  • the optical components consist of Quartz and the leadership unit from Invar.
  • the coating layer is also made of quartz. After the coating step the end faces 5 with optical quality polished or ground plane-parallel, so that the in the Fig. 3 and 4 shown optical components 6 e.g. by wringing can be attached.
  • an extension 8 of the respective optical Components into it In the opening 7 of the circular rings 1 extends as shown 3 and 4, an extension 8 of the respective optical Components into it.
  • On the opposite surfaces 9 of the extension 8 are metal surfaces or metallic or Conductive fields arranged or applied, the distance measuring capacitors form.
  • Three fields are preferably executed in a 120 ° arrangement. To electrical contacting of the surfaces, these are as set out used as capacitive sensors to determine the exact location of the To determine the end faces of the optical components to one another, so that afterwards the measured values for a single control of the piezo actuators 4 can be used to the end face distance e.g. to align highly parallel.
  • the inside of the Circular rings 1 capacitive sensors are located, being alone the structural dimensions and the realizable distances opposite capacitor areas are decisive.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur temperaturkompensierten, mehrdimensionalen Mikropositionierung von zueinander lagedefinierten optischen Komponenten, umfassend eine Führungseinheit zur Aufnahme der optischen Komponenten sowie mehrere Piezoaktoren.
Erfindungsgemäß besteht die Führungseinheit aus zwei beabstandeten Platten oder Ringen, wobei zwischen den Ringen oder Platten mehrere beabstandete Festkörpergelenke angeordnet oder integriert sind. Den Festkörpergelenken benachbart sind Piezoaktoren derart fixiert, dass auf die Ringe oder Platten Verstellkräfte zur Einwirkung gelangen. Mindestens die die optischen Komponenten aufnehmenden Flächen der Ringe oder Platten sind mit einem Material entsprechend demjenigen der optischen Komponenten beschichtet, wobei die Beschichtung vor dem Befestigen, insbesondere Aufsprengen der optischen Komponenten zur Lagedefinition bearbeitbar ist. Die Führungseinheit sowie die optischen Komponenten selbst bestehen aus einem Material von im wesentlichen gleichen Temperaturkoeffizienten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur temperaturkompensierten, mehrdimensionalen Mikropositionierung von zueinander lagedefinierten optischen Komponenten, umfassend eine Führungseinheit zur Aufnahme der optischen Komponenten sowie mehrere Piezoaktoren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, bei Fabry-Perot-Interferometern Vielfachreflexionen in einem gasförmigen Medium eines konstanten Brechungsindex zu nutzen, wobei das gasförmige Medium von zwei durchlässigen, einseitig verspiegelten und parallel zueinander ausgerichteten Platten eingeschlossen wird. Zwischen den beiden Spiegelplatten kommt es dann zu den erwähnten, auswertbaren Vielfachreflexionen. In Abhängigkeit vom Spiegelabstand findet nur für eine Wellenlänge eine konstruktive Interferenz und Transmission statt. Auf diese Weise kann man mit einer sehr kleinen Bewegung der Spiegelplatten zueinander einen Wellenlängenbereich von wenigen Zehntel Nanometern, den sogenannten freien Spektralbereich untersuchen und so auch kleinste Verschiebungen oder Vergrößerungen einzelner Spektrallinien bestimmen. Der Spiegelplattenabstand ist mit Piezoelementen mehr oder weniger geregelt einstellbar.
Piezoaktor vom Stack Type vorgestellt, welcher aus einer Stapelanordnung aus hintereinander geschalteten Einzelelementen besteht. Mit solchen Stapelaktoren können relativ große Verstellwege realisiert werden. Zur zweidimensionalen Verstellung sind zylindrisch oder in Parallelogrammform angeordnete Aktoren zum Stand der Technik gehörend, wobei zum Detektieren der momentanen Position auch die Integration von bevorzugt optischen Sensoren bekannt ist, damit insbesondere bei optischen Systemen eine geregelte Piezobewegung möglich wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die bisher vorgestellten längenveränderlichen Aktoren aus Führungseinheit und Piezoantrieb speziellen Anwendungen insbesondere mit Blick auf die notwendige Temperaturstabilität und -unabhängigkeit nicht oder nicht ausreichend genügen. Eine Verbesserung der verkippungs-, verschleiß- und spielfreien Bewegung optischer Bauteile zueinander gelingt regelmäßig nur mit nicht vertretbar hohen Aufwendungen, die zu einer wesentlichen Verteuerung herzustellender Mess- oder Untersuchungseinrichtungen führen.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weitergebildete Anordnung zur temperaturkompensierten, mehrdimensionalen Mikropositionierung von zueinander lagedefinierten optischen Komponenten anzugeben, mit deren Hilfe in besonders kostengünstiger Weise ein mechanisches Führungssystem vorgestellt werden kann, das konstruktiv einfach und damit technologisch leicht umsetzbar ist.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt demgemäß darin, die Führungseinheit der Anordnung zur temperaturkompensierten, mehrdimensionalen Positionierung von optischen Komponenten aus zwei beabstandeten Platten oder Ringen zu realisieren, wobei zwischen den Ringen oder Platten mehrere beabstandete Festkörpergelenke angeordnet sind. Die Festkörpergelenke können in bolzenartige Verbindungsmittel der Führungseinheit integriert sein oder diese umfassen. Die Führungseinheit mit Platten, Bolzen und/oder Festkörpergelenken kann sowohl durch Fügen mehrerer Einzelkomponenten als auch monolithisch, d.h. einstückig ausgebildet werden.
Den Festkörpergelenken bzw. Bolzen benachbart sind Piezoaktoren derart fixiert, dass auf die Ringe oder Platten Verstell- bzw. Positionierkräfte zur Einwirkung gelangen können.
Mindestens die die optischen Komponenten aufnehmenden Flächen der Ringe oder Platten, d.h. die Außenstirnflächen, sind mit einem Material entsprechend demjenigen der optischen Komponenten beschichtet, wobei die Beschichtung vor dem Aufsprengen der optischen Komponenten zur eindeutigen Lagedefinition in geeigneter Weise bearbeitbar ist. Erfindungsgemäß bestehen die Führungseinheit und die optischen Komponenten aus einem Material von im wesentlichen gleichen Temperaturkoeffizienten. Bevorzugt ist das Material für die Führungseinheit Invar und das Material der optischen Komponente Quarz respektive Quarzglas. Die Beschichtung wird ebenfalls aus Quarz, z.B. durch Sputtern oder Bedampfen oder dergleichen Auftragsverfahren realisiert. Die Beschichtungsschicht kann zum Erhalt der gewünschten Lage der optischen Komponenten zueinander in geeigneter Weise bearbeitet, z.B. poliert werden.
Die Innenseiten der Platten oder Ringe weisen mehrere verteilte, leitfähige Flächen auf, welche jeweils kapazitive Sensoren zur Erfassung von Lage- und/oder Positionsänderungen der Platten bzw. der dort aufgebrachten optischen Komponenten bilden.
In einer Ausführungsform der Erfindung besitzen die Platten oder Ringe jeweils eine im wesentlichen zentrische Öffnung oder einen Durchbruch, wobei die jeweilige Rückseite oder ein integraler Fortsatz der optischen Komponente die Öffnung bedeckt oder hindurchreicht. An der Rückseite oder der Stirnfläche des jeweiligen Fortsatzes sind dann mehrere, verteilte, leitfähige Flächen angeordnet, welche mit den gegenüber liegenden Flächen jeweils kapazitive Abstandssensoren bilden, so dass in leichter Weise ein Regelkreis zum Ansteuern der Piezoaktoren realisierbar ist.
Bevorzugt umfasst die Führungseinheit umfangsseitig drei gleichverteilt beabstandete Festkörpergelenke oder solche Gelenke aufweisende Bolzen, wobei jeweils ein Piezoaktor zwischen zwei Festkörpergelenken bzw. Bolzen angeordnet ist.
Wie bereits erwähnt, kann aus den Lage- und Positionsänderungswerten der kapazitiven Sensoren ein Ableiten von Steuer-oder Regelsignalen für das Betreiben der Piezoaktoren vorgenommen werden, so dass eine gewünschte Stellposition gehalten oder eine neue Position mit Rückmeldung eingestellt werden kann.
Die Festkörpergelenke und die Piezoaktoren sind bevorzugt jeweils alternierend im 120°-Abstand zwischen den Platten oder Ringen angeordnet oder fixiert. Die kapazitiven Sensoren bzw. Sensorflächen sind ebenfalls jeweils um im wesentlichen 120° beabstandet ausgebildet, wobei zugehörige Flächen, einen Messkondensator darstellend, jeweils gegenüberliegen.
Als Piezoaktoren sind bevorzugt einzeln ansteuerbare PiezoStapel-Anordnungen verwendbar.
Alle eingesetzten Materialien sind so aufeinander abgestimmt, dass bei Temperatureinwirkung auf die Aktoreinheit keine Abstandsänderung der optischen Bauteile zueinander auftritt. Die Verbindung zwischen der Führungseinheit und den optischen Bauteilen oder Komponenten kann durch eine z.B. Sputterschicht realisiert werden, wobei diese Schicht aus dem Werkstoff der optischen Bauteile selbst besteht. Die aufgebrachten Verbindungsschichten können vor dem endgültigen Fixieren der optischen Komponenten hochpräzise parallel zueinander geschliffen werden, so dass eine definierte Ausgangslage der optischen Komponenten nach deren Befestigen an der Anordnung, z.B. durch Ansprengen, gegeben ist. Die kapazitiven Sensorfelder oder Sensorflächen auf den inneren Stirnseiten der optischen Bauteile bzw. des Fortsatzes oder aber auch der Platten oder Ringe können durch Sputtern, Bedampfen oder Clusterabscheidung erzeugt werden.
Die Erfindung vereint mit der vorgestellten Anordnung eine optimale Sensorik, welche systemimmanent ist und die keinen zusätzlichen Bauraum benötigt oder die gewünschten Eigenschaften der optischen Elemente nachteilig beeinflusst, mit einer konsequenten temperaturkompensierten Ausführung. Konkret wird unter letzterem Aspekt auf bisher notwendige mehrlagige Zwischenschichten verzichtet, welche nicht nur bezüglich der Temperaturstabilität nachteilig sind, sondern darüber hinaus höhere technologische Aufwendungen nach sich ziehen.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1
eine Führungseinheit umfassend zwei über Festkörpergelenke miteinander verbundene Kreisringe;
Fig. 2
eine Darstellung der Führungseinheit, jedoch mit bereits befestigten Piezoaktoren;
Fig. 3
eine Darstellung der Führungseinheit mit einer optischen Komponente, die an einem inneren Fortsatz Sensorflächen zur Bildung einer kapazitiven Abstandsmess-Sonde aufweist; und
Fig. 4
eine komplette Anordnung mit zwei jeweils an den Stirnseiten der Kreisringe befestigten optischen Komponenten und im Inneren sich gegenüberliegenden Sensorflächen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren wird von einer Anordnung mit zwei gegenüberliegenden Kreisringen 1 ausgegangen, die über Bolzen 2 zueinander beabstandet gehalten sind. Die Bolzen 2 weisen ein integriertes Festkörpergelenk 3 auf.
Konkret sind die Bolzen 2 in 120°-Abstand umfangsseitig auf den Kreisringen 1 verteilt und letztere verbindend angeordnet. Die Kreisringe 1, aber auch die Bolzen 2 können durch spanende, drahterosive oder durch Laserbearbeitung hergestellt werden. Die Einzelteile sind in an sich bekannter Technik durch Fügen verbindbar, wobei jedoch auch die Möglichkeit besteht, die komplette Führungseinheit einstückig, d.h. monolithisch zu fertigen.
Die so vorgefertigte Führungseinheit nach Fig. 1 wird dann mit Piezoaktoren 4, z.B. sogenannnten Stapelaktoren nach Fig. 2 komplettiert. Die Piezoaktoren 4 werden zwischen den Bolzen 2, d.h. zu diesen alternierend und bevorzugt gleich beabstandet angeordnet. Ausdehnungsbewegungen der Piezoaktoren 4 in deren Längsachsenrichtung führen zu einer gezielten Krafteinwirkung auf die Kreisringe mit einer reproduzierbaren Lageveränderung.
Die äußeren Stirnseiten 5 der Kreisringe 1 werden mit demselben Material beschichtet, aus dem auch die aufzubringenden optischen Komponenten bestehen. Eine solche Beschichtung kann durch Sputtern, Bedampfen oder dergleichen Verfahren erfolgen. Eine ausreichende Haftung der Beschichtung ist dadurch gegeben, dass die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der entsprechenden Materialien der Führungseinheit und der optischen Komponenten aufeinander abgestimmt werden.
Im Ausführungsbeispiel bestehen die optischen Komponenten aus Quarz und die Führungseinheit aus Invar. Die Beschichtungslage besteht ebenfalls aus Quarz. Nach erfolgtem Beschichtungsschritt werden die Stirnflächen 5 mit optischer Qualität poliert bzw. planparallel geschliffen, so dass die in den Fig. 3 und 4 gezeigten optischen Komponenten 6 z.B. durch Ansprengen befestigt werden können.
In die Öffnung 7 der Kreisringe 1 reicht gemäß den Darstellungen nach Fig. 3 und 4 ein Fortsatz 8 der jeweiligen optischen Komponenten hinein. An den gegenüberliegenden Flächen 9 des Fortsatzes 8 sind Metallflächen bzw. metallische oder leitfähige Felder angeordnet oder aufgebracht, die Abstandsmess-Kondensatoren bilden.
Bevorzugt werden drei Felder in 120°-Anordnung ausgeführt. Nach elektrischer Kontaktierung der Flächen werden diese wie dargelegt als kapazitive Sensoren genutzt, um die exakte Lage der Stirnseiten der optischen Komponenten zueinander zu bestimmen, so dass im Anschluss die Messwerte für eine Einzelansteuerung der Piezoaktoren 4 verwendbar sind, um den Stirnflächenabstand z.B. hochparallel auszurichten.
Alternativ oder zusätzlich können auch auf den Innenseiten der Kreisringe 1 kapazitive Sensoren befindlich sein, wobei allein die baulichen Abmessungen und die realisierbaren Abstände gegenüberliegender Kondensatorflächen maßgeblich sind.
Bezugszeichenliste
1
Kreisringe
2
Bolzen
3
integriertes Festkörpergelenk
4
Piezoaktor
5
äußere Stirnseite der Ringe
6
optische Komponente
7
Öffnung im Kreisring
8
Fortsatz
9
Kondensatorflächen

Claims (11)

  1. Anordnung zur temperaturkompensierten, mehrdimensionalen Mikropositionierung von zueinander lagedefinierten optischen Komponenten, umfassend eine Führungseinheit zur Aufnahme der optischen Komponenten sowie mehrere Piezoaktoren,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Führungseinheit aus zwei beabstandeten Platten oder Ringen besteht, wobei zwischen den Ringen oder Platten mehrere seitlich beabstandete Festkörpergelenke angeordnet sind,
    den Festkörpergelenken benachbart die Piezoaktoren derart fixiert sind, dass auf die Ringe oder Platten Verstellkräfte einwirken,
    mindestens die die optischen Komponenten aufnehmenden Flächen der Ringe oder Platten mit einem Material entsprechend demjenigen der optischen Komponenten beschichtet sind, wobei die Beschichtung vor dem Befestigen, insbesondere Aufsprengen der optischen Komponenten zur Lagedefinition dieser bearbeitbar ist und
    die Führungseinheit sowie die optischen Komponenten aus einem Material von im wesentlichen gleichen Temperaturkoeffizienten bestehen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Innenseiten der Platten oder Ringe mehrere verteilte leitfähige Flächen aufweisen, welche jeweils kapazitive Sensoren zur Erfassung von Lage- und/oder Positionsänderungen bilden.
  3. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Platten oder Ringe jeweils eine im wesentlichen zentrische Öffnung oder einen Durchbruch aufweisen, wobei die jeweilige Rückseite oder ein Fortsatz der optischen Komponente die Öffnung bedeckt oder hindurchreicht und weiterhin an der Rückseite oder der Stirnfläche des Fortsatzes mehrere verteilte leitfähige Flächen angeordnet sind, welche mit den gegenüberliegenden Flächen jeweils kapazitive Abstandssensoren bilden.
  4. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Führungseinheit drei gleichverteilt beabstandete Festkörpergelenke aufweist, wobei jeweils ein Piezoaktor zwischen zwei Festkörpergelenken angeordnet ist.
  5. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Platten oder Ringe und die Führungseinheit aus einem monolithischen Körper bestehen.
  6. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Platten oder Ringe und die Führungseinheit aus Invar und die optischen Komponenten sowie die Beschichtung aus Quarz bestehen.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    aus den Lage- und/oder Positionsänderungswerten Mittel (?) der kapazitiven Sensoren Regel- oder Steuersignale für die Piezoaktoren abgeleitet werden.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Festkörpergelenke und die Piezoaktoren jeweils alternierend in 120°-Abstand zwischen den Platten oder Ringen angeordnet oder fixiert sind.
  9. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die kapazitiven Sensoren jeweils um 120° beabstandete Flächen aufweisen, wobei zugehörige Flächen jeweils gegenüberliegen.
  10. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Platten oder Ringe über bolzenartige Mittel zueinander beabstandet gehalten und die Festkörpergelenke jeweils bolzenintegriert sind.
  11. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    Verwendung von einzeln ansteuerbaren Piezo-Stapel-Aktoren.
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AT (1) ATE232987T1 (de)
DE (2) DE10029306C2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012013491A1 (fr) * 2010-07-30 2012-02-02 Sagem Defense Securite Dispositif d'athermalisation mecanique passive, systeme optique associe
DE102020000482A1 (de) 2020-01-28 2021-07-29 Diehl Defence Gmbh & Co. Kg Suchoptik, Suchkopf und Lenkflugkörper

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004052154B4 (de) 2004-10-24 2006-10-05 Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung mbH Rotationslager zur hochgenau einstellbaren Winkelposition eines optischen Spiegels
GB2421086A (en) * 2004-12-08 2006-06-14 1 Ltd Suspension system with two non parallel hinged linkages for lens
NL1040793B1 (en) * 2014-05-06 2016-02-23 Janssen Prec Eng Thermal Expansion Insensitive XY Piezo Manipulator.

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4686440A (en) * 1985-03-11 1987-08-11 Yotaro Hatamura Fine positioning device
US4893071A (en) * 1988-05-24 1990-01-09 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Capacitive incremental position measurement and motion control
DD281031A1 (de) * 1989-04-03 1990-07-25 Zeiss Jena Veb Carl Stelleinrichtung zur feinpositionierung von maschinenteilen
US4972079A (en) * 1989-07-19 1990-11-20 Eastman Kodak Company Mount for an optical device
JP2641962B2 (ja) * 1990-07-25 1997-08-20 大日本スクリーン製造株式会社 光ビーム走査記録装置
DE4123052A1 (de) * 1990-09-13 1992-03-19 Messerschmitt Boelkow Blohm Integriertes sensor- und stellelement fuer die brennpunktlageregelung von hochleistungslasern
DE4120497C2 (de) * 1991-06-21 1994-05-26 Zeiss Carl Jena Gmbh Ausrichtevorrichtung zur Justierung von im funktionellen und geometrischen Zusammenhang stehenden Objekten
US5438206A (en) * 1993-06-02 1995-08-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Positioning device
DE19825716A1 (de) * 1998-06-09 1999-12-16 Zeiss Carl Fa Baugruppe aus optischem Element und Fassung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012013491A1 (fr) * 2010-07-30 2012-02-02 Sagem Defense Securite Dispositif d'athermalisation mecanique passive, systeme optique associe
FR2963439A1 (fr) * 2010-07-30 2012-02-03 Sagem Defense Securite Dispositif d'athermalisation mecanique passive, systeme optique associe
US8829416B2 (en) 2010-07-30 2014-09-09 Sagem Defense Securite Passive mechanical athermalization device, and related optical system
DE102020000482A1 (de) 2020-01-28 2021-07-29 Diehl Defence Gmbh & Co. Kg Suchoptik, Suchkopf und Lenkflugkörper

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